FI79353C - Elektrod foer elektrokemisk cell. - Google Patents

Description

1 79353

Elektrodi sähkökemiallista kennoa varten

Keksintö liittyy elektrodiin, joka soveltuu käytettäväksi sähkökemiallisessa kennossa ja se liittyy erityisesti elektrodiin, joka käsittää orgaanista muovimateriaalia olevan alustan ja jota voidaan käyttää useissa erityyppisissä sähkökemiallisissa kennoissa.

Sähkökemiallisia kennoja käytetään useissa erityyppisissä sovellutuksissa. Esimerkiksi sähkökemiallinen kenno, joka käsittää anodin ja katodin ja sopivan elektrolyytin voi toimia paristona, toisin sanoen sähköisenä teholähteenä. Paristo voi olla primäärityyppinen tai sekun-däärityyppinen. Sähkökemiallinen kenno voi olla polttoken-no. Muissa sovellutuksissa sähkökemiallinen kenno voi toimia elektrolyyttisenä kennona, johon syötetään sähkötehoa kennossa olevan elektrolyytin elektrolysoimiseksi.

Esillä olevan keksinnön elektrodia voidaan käyttää useissa erityyppisissä sähkökemiallisissa kennoissa, mutta se soveltuu erityisesti käytettäväksi elektrolyyttisessä kennossa, jossa elektrolyytti elektrolysoidaan. Esimerkkejä tällaisista elektrolyyseistä ovat vesipitoisen alkaalimetallikloridiliuoksen elektrolyysi kloorin, vedyn ja vesipitoisen alkalimetallihydroksidiliuoksen tuottamiseksi, toisin sanoen kloorialkalielektrolyysi ja vesipitoisen alkalimetallikloridiliuoksen elektrolyysi vesipitoisen alkalimetallikloraatin ja vedyn tuottamiseksi.

Alkalimetallikloridin, erityisesti natriumklori-din vesiliuoksia elektrolysoidaan laajassa mittakaavassa kautta maailman kloorin ja vesipitoisen alkalimetalli-hydroksidiliuoksen tuottamiseksi. Elektrolyysi voidaan toteuttaa elektrolyyttisessä kennossa, joka käsittää useita anodeja ja katodeja kunkin anodin ollessa erotettuna viereisestä katodista erottimella, joka jakaa elektrolyyttisen kennon useisiin anodi- ja katodiosastoihin.

2 79353

Elektrolyyttinen kenno on varustettu välineellä vesipitoisen alkalimetallikloridiliuoksen syöttämiseksi kennon anodiosastoihin ja välineillä elektrolyysituottei-den poistamiseksi siitä. Elektrolyyttinen kenno on myös 5 varustettu välineillä elektrolyysituotteiden poistamisek si kennon katodiosastoista ja mahdollisesti välineillä veden tai muun nesteen syöttämiseksi siihen.

Elektrolyyttinen kenno voi olla diafragma- tai kalvotyyppiä. Diafragmatyyppisessä kennossa erottimet, 10 jotka on sijoitettu vierekkäisten anodien ja katodien väliin ovat migrohuokoisia ja käytössä vesipitoinen alkalimetallikloridiliuos kulkee diafragmojen läpi kennon anodiosastoista katodiosastoihin. Kalvotyyppises-sä kennossa erottimet ovat oleellisesti hydraulisesti 15 läpäisemättömiä ja kationisesti selektiivisesti läpäi seviä ja käytössä ionit, toisinsanoen alkalimetalli-io-nit, siirretään kalvojen yli kennon anodiosastojen ja katodiosastojen välillä.

Kun vesipitoista alkalimetallikloridiliuosta elekt-20 rolysoidaan kalvotyyppisessä elektrolyyttisessä kennossa liuos syötetään kennon anodiosastoihin, kloori, joka tuotetaan elektrolyysissä, poistetaan kennon anodiosastoista, alkalimetallikloridiliuos kulkee kalvojen läpi ja elektrolyysin tuottamat vety ja alkalimetallihydroksidi 25 poistetaan katodiosastoista alkalimetallihydroksidin ollessa poistetun alkalimetallikloridin vesiliuoksen ja alkalimetallihydroksidin muodossa. Kun vesipitoista alkalimetallikloridiliuosta elektrolysoidaan kalvotyyppisessä elektrolyyttisessä kennossa liuos syötetään 30 kennon anodiosastoihin ja kloori, joka on tuotettu elektrolyysissä ja loppuun kulunut alkalimetallikloridiliuos poistetaan anodiosastoista, alkalimetalli-ionit siirretään kalvojen yli kennon katodiosastoihin, joihin voidaan syöttää vettä tai laimennettua alkalimetalli-35 hydroksidiliuosta, ja alkalimetalli-ionien reaktiossa n 3 79353 veden kanssa tuotetut vety ja alkalimetallihydroksidi-liuos poistetaan kennon katodiosastoista.

Elektrolyysi voidaan toteuttaa suodatuspuristin-tyyppisessä elektrolyyttisessä kennossa, joka voi käsit-5 tää suuren joukon vuorottelevia anodeja ja katodeja, esimerkiksi 50 anodia vuorotellen 50:n katodin kanssa vaikka kenno voi käsittää myös useampia anodeja ja katodeja esimerkiksi aina 100:n asti ja 50 vuorottele-vaa anodia ja katodia.

10 Sähkökemiallisissa kennoissa elektrodit, joita käytetään, toisin sanoen anodit ja katodit, ovat yleisesti metallisia, metallin luonteen ollessa määritetyn elektrodin toiminnan perusteella, toisin sanoen käytetäänkö sitä anodina tai katodina ja elektrolyytin ja 15 elektrolyysituotteiden luonteen perusteella. Esimerkik si elektrolyyttisessä kennossa, jossa vesipitoista al-kalimetallikloridiliuosta elektrolysoidaan anodi on yleisesti valmistettu kalvon muodostavasta metallista, esimerkiksi titaanista tai sen seoksesta, jolla on säh-20 köä johtavaa sähkökatalyyttisesti aktiivista materiaa lia oleva pinnoite, esimerkiksi pinnoite, joka sisältää platinaryhmän metallin oksidin ja katodi voi olla esimerkiksi rautaa, kuparia tai nikkeliä, vaikkakin muutakin metallia olevia katodeja voidaan haluttaessa 25 käyttää.

Elektrodeja, jotka käsittävät epämetallisen subst raatin, esimerkiksi orgaanista muovimateriaalia olevan substraatin, käytetään tietyn tyyppisissä sähkökemiallisissa kennoissa, erityisesti sähkökemiallisissa ken-50 noissa, jotka toimivat paristoina ja tällaisia elektrodeja on myös ehdotettu käytettäväksi elektrolyyttisis sä kennoissa, esimerkiksi elektrolyyttisissä kennoissa vesipitoisen alkalimetallikloridiliuoksen elektrolyysiä varten.

4 79353

Substraatia täytyy modifioida sen tekemiseksi sähköisesti johtavaksi.

Aiemmin on tehty lukuisia ehdotuksia elektrodeista, jotka käsittävät orgaanista muovimateriaalia 5 olevan substraatin.

U.S.-patenttijulkaisu 4 098 967 kuvaa bipolaa-rista elektrodia käytettäväksi lyijy - happotyyppises-sä paristossa, joka käsittää muovimateriaalia olevan substraatin, joka on täytetty 40-80 tilavuusprosentti-10 sesti hiilellä. Muovimateriaali voi olla fluorihiili- vety, esimerkiksi polyvinylideenifluoridi.

FR-patenttijulkaisu 1 491 996 kuvaa elektrodin valmistusta jauhamalla johtava katalyyttinen materiaali ja sekoittamalla materiaali halogenoidun hiilivety-15 polymeerin emulsioon geelin muodostamiseksi, purista malla geeli ja sintraamalla puristettu geeli.

US-patenttijulkaisu 3 329 530 kuvaa polttokenno-elektrodia, joka on sintrattu tuote, joka käsittää 50-95 tilavuusprosenttia sähköisesti johtavaa materiaalia, 20 esimerkiksi hiiltä tai nikkeliä ja 50-5 tilavuusprosent tia tetrafluorietyleenin tai muun fluoria sisältävän mo-nomeerin kopolymeeriä.

US-patenttijulkaisu 4 125 680 kuvaa bipolaarisen elektrodin, joka käsittää 10-50 painoprosenttia hiiltä 25 ja 90-50 painoprosenttia muovimateriaalia, joka jälkim mäinen materiaali voi olla kestomuovia tai kertamuovia.

EP-patenttijulkaisu 0 056 725 kuvaa elektrodin, joka on valmistettu elektrodimateriaalin, polymeerisen huokosia muodostavan materiaalin, kannatuspolymeerin 30 ja fibrilloituvan polymeerin kuivakäsittelyllä, fibril- loimalla jälkimmäinen ja liuottamalla pois huokosia muodostava polymeerinen materiaali. Elektrodimateriaali voi olla esimerkiksi platinaryhmän metallin, magnesiumin, lyijyn tai nikkelin hienoa jauhetta.

Il 5 79353 US-patenttijulkaisu 4 350 608 kuvaa ilmakatodin käytettäväksi kloorialkalikennossa, jossa katodi on valmistettu sintraamalla korkean paineen alaisena hiilen ja polytetrafluorietyleenin ennalta sulatettu seos ja 5 kerrostamalla elektrokatalyytti täten muodostetun kato din pinnalle.

DE-patenttijulkaisu 2 905 180 kuvaa elektrodin käytettäväksi veden elektrolyysissä, joka on yhdistelmä lujittavasta metalliverkosta, jolle grafiitin ja poly-10 tetrafluorietyleenin jauheseos on puristettu ja sintrat- tu ja joka on impregnoitu platinaryhmän metallien oksidien seoksella katalyyttinä.

FR-patenttijulkaisu 2 439 826 kuvaa mitoiltaan vakaan anodin, joka on valmistettu valamalla seos jauhe-15 tusta venttiilimetallista ja 5-50 painoprosenttia kerta- tai kestomuovista. Epoksidit, fenolit, bifenolit ja polytetraf luorieteeni on esitetty hartseina ja jalometalli-jauheita tai niiden oksideja voidaan sekoittaa hartsiin.

Kun elektrodi käsittää orgaanista muovimateriaa-20 lia olevan substraatin, on oleellista sekoittaa sähköä johtava materiaali muovimateriaaliin, jotta saavutetaan tarvittava sähkönjohtavuus täten muodostetulle seokselle. Voi olla tarpeen sekoittaa oleellinen osuus tällaista sähköä johtavaa materiaalia muovimateriaaliin, esimer-25 kiksi sähköä johtavaa materiaalia 100 % tai enemmän muo vimateriaalin painosta, jotta saavutetaan vaadittava sähköinen johtavuus tuloksena olevalle elektrodille, erityisesti kun sähköisesti johtava materiaali on jauhe-materiaalia .

30 Esillä oleva keksintö liittyy elektrodiin, joka on valmistettu seoksesta, joka käsittää muovimateriaalia sekoitettuna sähköisesti johtavaan materiaaliin, jossa tarvittavan sähköisen johtavuuden saavuttamiseksi, jotta yhdiste toimii elektrodina, on tarpeen käyttää tällais-35 ta sähköisesti johtavan materiaalin korkeaa pitoisuutta.

6 79353

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on muodostettu elektrodi, joka soveltuu käytettäväksi sähkökemiallisessa kennossa ja käsittää yhdisteen, joka käsittää seoksen muovimateriaalista ja sähköisesti johtavasta kuitu-5 materiaalista, jonka kuitumateriaalin pituuden suhde halkaisijaan on vähintään 50.

Kuitumateriaalin pituuden suhdetta halkaisijaan nimitetään seuraavaksi L/D-suhteeksi.

Kuitumateriaalin pitoisuus, joka vaaditaan elekt-10 rodiyhdisteeseen tarvittavan sähkönjohtavuuden tai re- sistiivisyyden aikaansaamiseksi riippuu useista tekijöistä, esimerkiksi käytetäänkö elektrodia monopolaa-risena tai bipolaarisena elektrodina, kuitumateriaalin L/D-suhteesta ja kuitumateriaalin johtavuudesta. Siten, 15 kun elektrodia tulee käyttää monopolaarisena elektrodi na, elektrodilta voidaan vaatia alhaisempi sähköinen resistiivisyys ja siten korkeampi sähkönjohtavuus kuin bipolaarisen elektrodin tapauksessa ja tietylle L/D-suh-teelle sähköä johtavassa kuitumateriaalissa voi olla tar-20 peen käyttää suurempaa kuitumateriaalin pitoisuutta, kun elektrodia on käytettävä monopolaarisena elektrodina kuin tapauksessa, jossa sitä on käytettävä bipolaarisena elektrodina. Jotta elektrodille saavutetaan tietty sähköinen resistiivisyys sähköä johtavan kuitumateriaa-25 Iin pitoisuus, joka vaaditaan, voi olla alhaisempi mitä suurempi kuitumateriaalin L/D-suhde on. Jotta saavutetaan tietty sähköinen resistiivisyys vaaditaan alhaisempi kuitumateriaalin pitoisuus mitä suurempi kuitumateriaalin sähkönjohtavuus on. Elektrodin sähköinen 50 resistiivisyys riippuu myös kuitumateriaalin jakautu misen tasaisuudesta yhdisteeseen ja on suotavaa, että muovimateriaali ja sähköisesti johtava kuitumateriaali sekoitetaan läpikotaisin ja homogeenisesti koostumuksessa. Elektrodin sähköinen resistiivisyys voi myös 7 79353 riippua siitä onko elektrodissa läsnä muuta sähköisesti johtavaa materiaalia kuin kuitumateriaali, esimerkiksi jauhomaista sähköisesti johtavaa materiaalia. Kun tällaista muuta materiaalia on läsnä kuitumateriaalin pi-5 toisuus, joka vaaditaan tietyn sähköisen resistiivisyy- den saavuttamiseksi elektrodissa voi olla alhaisempi.

Koska voi olla tarpeen käyttää sähköisesti johtavan kuitumateriaalin alhaisempaa pitoisuutta mitä suurempi kuitumateriaalin L/D-suhde on, on suotavaa, että 10 kuitumateriaalin L/D-suhde on vähintään 100. L/D-suhde voi olla merkittävästi suurempikin kuin 100, esimerkiksi se voi olla niinkin suuri kuin 500 tai mahdollisesti niinkin suuri kuin 1000. Jonkin sähköisesti johtavan kuitumateriaalin käyttö, jonka L/D-suhde on alhaisempi 15 kuin 50 ei ole poissuljettu.

Yleisesti elektrodikoostumus käsittää vähintään 0,25 painoprosenttia yleisesti vähintään 1 painoprosentin sähköisesti johtavaa kuitumateriaalia, jonka L/D-suhde on vähintään 50 vaikkakin vaadittava pitoisuuus 20 riippuu osaksi yllä viitatuista tekijöistä. Kuitumateriaalin pitoisuus valitaan halutun sähköisen resis-tiivisyyden saavuttamiseksi elektrodissa. Koostumus voi sisältää 5 tilavuusprosenttia tai enemmänkin kuin 5 tilavuusprosenttia sähköisesti johtavaa kuitumateriaa-25 lia. Se voi esimerkiksi sisältää niinkin paljon kuin 10 tilavuusprosenttia tai jopa 20 tilavuusprosenttia kuitumateriaalia vaikka yleisesti on tarpeetonta käyttää tällaisia kuitumateriaalin korkeita tilavuuspitoi-suuksia.

30 Kun elektrodia käytetään bipolaarisena elektro dina, on suotavaa, että elektrodilla, joka käsittää muovimateriaalin ja sähköisesti johtavan kuitumateriaalin koostumuksen, on virtatavarana sähköinen resistii-visyys, joka on alle 10 ^ ohmi cm:ä. Kun elektrodia 35 käytetään monopolaarisena elektrodina, on suotavaa, että elektrodilla, joka käsittää muovimateriaalin ja säh köisesti johtavan kuitumateriaalin, on sähköinen resis- -4 8 79353 tiivisyys, joka on alle 10 ohmi cm:ä, vaikkakin irtotavaran resistiivisyys voi olla tämän jälkimmäisen arvon 5 yläpuolella tapauksessa, jossa monopolaarinen elektrodi sisältää virranjakolaitteen, kuten seuraavassa selitetään.

Sähköisesti johtavan kuitumateriaalin ja muovimateriaalin yhdistelmän homogeenisen sekoittumisen aikaansaamiseksi on suotavaa, että kuitumateriaalin halkaisija 10 on pieni, esimerkiksi 2 mm tai vähemmän. Kuitumateriaalin halkaisija voi olla 1 mm tai vähemmän tai 0,05 mm tai vähemmän. Yleisesti kuitumateriaalin halkaisija on vähintään 0,002 mm.

Sähköisesti johtava kuitumateriaali voi olla metal-15 lista ja tietyn käytettävän metallin valinta riippuu aina kin osaksi käytöstä, johon elektrodi on tarkoitus sijoittaa. Esimerkiksi, kun elektrodia käytetään anodina, esimerkiksi kloorialkalikennossa, metalli voi olla kalvon muodostavaa metallia, toisin sanoen metallia, joka on 20 valittu titaanista, zirkoniumista, tantaalista, niobista ja volfrämistä. Kun elektrodia on käytettävä katodina, metalli voi olla esimerkiksi rautaa, kuparia tai nikkeliä. Muitakin metalleja voidaan käyttää esimerkiksi hopeaa tai alumiinia.

25 Sähkö isesti johtava kuitumateriaali voi olla kuitu- substraattimateriaali, joka ei sinällänsä ole sähköäjohtava ja jolla on sähköisesti johtava pinnoite, esimerkiksi metallinen pinnoite. Sähköisesti johtamaton kuitumateriaali voi olla lasikuitua tai se voi olla orgaanista po-30 lymeerista materiaalia, esimerkiksi polyolefiinikuitua, esimerkiksi polypropyleeniä, polyamidikuitua, esimerkiksi polyheksametyleeniadipamidia tai polyesterikuitua, esimerkiksi polyeteenitereftalaattia. Metallinen pinnoite kuitumateriaalin pinnalla on edullisesti pinnoite, 35 joka on helposti levitettävissä kuitumateriaalille, esi- 9 79353 merkiksi kerrostamalla metallin yhdisteen liuoksesta, esimerkiksi sähköttömällä galvanoinnilla.

Elektrodin koostumus voi käsittää seoksen kahdesta tai useammasta eri sähköä johtavasta kuitumateriaalista 5 ja se voi käsittää kaksi tai useampia muotoja samasta kuitumateriaalista, joilla voi olla eri L/D-suhteet.

Muovimateriaali voi olla termoplastinen orgaaninen polymeerimateriaali tai lämpökovettuva orgaaninen polymeerimateriaali. Kun muovimateriaali on kestomuovimateriaa-10 lia, se voi olla esimerkiksi polyolefiinia, esimerkiksi polyeteeniä, polypropeenia, tai elastomeeristä polyolefiinia, esimerkiksi eteeni-propeenikopolymeerielastomee-riä tai eteeni-propeeni-dieenikopolymeerielastomeeriä. Polyolefiineilla on se etu, että ne helposti sitoutuvat 15 toisiinsa tai muihin muovimateriaaleihin, esimerkiksi kuumasaumaamalla, ultraäänisaumaamalla tai käyttämällä liimoja ja tällaisesta muovimateriaalista valmistetut elektrodit voidaan helposti asentaa sähkökemialliseen kennoon, kuten seuraavassa selitetään.

20 Muovimateriaali voi olla halogenoitua polyolefii nia, esimerkiksi polyvinyylikloridia. Edullisesti halo-genoidut polyolefiinit ovat fluoria sisältäviä polyole-fiineja, esimerkiksi polyvinyylifluoridia, polyheksa-fluoripropyleeniä, fluorattua eteeni-propeenikopolymee-25 riä, ja erityisesti polytetrafluorieteeniä tällaisen fluoria sisältävän polyolefiinin korroosion kestoisuuden johdosta esimerkiksi kloorialkalikennoissa.

Edullinen kestomuovimateriaali on akrylonitriili-butadieeni-styreenipolymeeri. Tällainen muovimateriaali 30 on hyvin tunnettu alalla ja on helposti kaupallisesti saatavissa. Se kestää hämmästyttävästi korrosoivia nesteitä kloorialkalikennossa ja se on helppo valmistaa useilla eri muovinkäsittelytekniikoilla, esimerkiksi ruiskupuristamalla, painepuristamalla ja pursottamalla.

10 79353

Kestomuovimateriaalin ja sähköisesti johtavan kuitumateriaalin homogeenisen seoksen koostumus voidaan muodostaa soveltamalla muovinkäsittelyalalla hyvin tunnettuja tekniikoita. Esimerkiksi kuitumateriaali ja 5 kestomuovimateriaali voidaan sekoittaa laitteessa, joka on varustettu levysekoittimilla.

Vaihtoehtoisesti tai lisäksi kuitumateriaali ja kestomuovimateriaali voidaan sekoittaa pursotuslaittees-sa, esimerkikiksi ruuvipuristinlaitteessa tai kuituma-10 teriaali ja kestomuovimateriaali voidaan valssata levy- muotoon esimerkiksi johtamalla seos toistuvasti telapa-rin nipin läpi, jotka telat pyörivät eri kehänopeuksilla. Vaikkakin sekoitustekniikka voi johtaa joihinkin kuitu-materiaalimurtumisiin, jotka johtavat L/D-suhteen las-15 kuun, on suotavaa, että sekoitetekniikka ei olisi niin voimakasta, että se johtaisi merkittävään kuitumateriaalin murtumiseen, jolloin kuitumateriaalin oleellisen pitoisuuden L/D-suhde laskisi alle arvon 50.

Erityisen sovelias tekniikka sähköisesti johta-20 van kuitumateriaalin ja kestomuovimateriaalin homogee nisen seoksen muodostamiseksi on vetomuovausprosessi, jossa kuitumateriaaliköysi syötetään pursotuslaittee-seen, johon myös sula muovimateriaali puretaan ja josta muovimateriaaliin sekoittuneen kuitumateriaalin 25 köysi vedetään suuttimen kautta. Täten muodostettu muovimateriaalin sekoitetun kuitumateriaalin köysi katkotaan sopivan mittaisiin paloihin, jotka voidaan muodostaa halutun muotoiseksi elektrodiksi tavanomaisilla muovinkäsittelytekniikoilla, esimerkiksi ruisku-30 puristamalla tai muottipuristamalla.

Kun muovimateriaali on kertamuovia, jälkimmäinen materiaali voi olla esimerkiksi epoksihartsi, fe-nolihartsi tai polyuretaanihartsi. Tällaiset hartsit tunnetaan hyvin alalla. Kun muovimateriaali on kerta-35 muovimateriaalia, kuitumateriaali voidaan sekoittaa siihen tunnetuilla tekniikoilla.

li 11 79353

Elektrodikoostumuksen muovimateriaali voi käsittää kaksi tai useampia eri muovimateriaaleja, erityisesti kaksi tai useampia eri kestomuovimateriaaleja.

Sähköisesti johtavan kuitumateriaalin ja muovi-5 materiaalin koostumuksen sekoittamista voidaan avustaa käyttämällä sähköisesti johtamatonta kuitumateriaalia sekoitusprosessissa, joka toimii kannattimena sähköisesti johtavalle kuitumateriaalille. Sähköisesti johtamaton kuitumateriaali voi olla esimerkiksi lasikuitua tai kui-10 tua orgaanisesta polymeerimateriaalista, esimerkiksi po lyamidista tai polyesterikuitua.

Sähköisesti johtavan kuitumateriaalin L/D-suhde sen jälkeen, kun koostumus on muodostettu elektrodiksi voidaan määrittää poistamalla muovimateriaali esimerkiksi 15 käyttämällä sopivaa liuotinta, eristämällä kuitumateriaali ja tutkimalla sitä.

Elektrodin muoto valitaan sopivaksi tiettyyn sähkökemialliseen kennoon, johon se on asennettava. Elektrodi voi olla tasomaisen levyn muodossa, missä tapauksessa se voidaan tuottaa yllämainitulla valssausme-20 netelmällä tai pursottamalla, puristusmuovaamalla tai muottipuristuksella kestomuovimateriaalin ja sähköisesti johtavan kuitumateriaalin koostumuksesta. Koostumus voi soveliaasti olla ennaltasekoitettujen pellettien muodossa.

25 Elektrodilla voi olla monimutkaisempi profiili.

Esimerkiksi se voi olla rivoitetun levyn muodossa, jotka rivat ovat soveliaasti sijoitetut pystysuuntaan, kun elektrodi on sijoitettu sähkökemialliseen kennoon. Rivat lisäävät elektrodin pinnan alaa, jäykistävät elektrodia 30 ja muodostavat kanavat kaasujen vapauttamiseksi, jotka voivat syntyä elektrolyysissä. Tällainen rivoitettu levy voidaan tuottaa esimerkiksi pursottamalla, ruisku-puristamalla tai muottipuristamalla.

i2 79353

Elektrodilla voi olla reikäinen rakenne esimerkiksi se voi olla verkon tai rei'itetyn levyn muodossa. Tällainen rakenne voidaan muodostaa ruiskupuristamalla tai muottipuristamalla koostumuksesta.

5 Kun muovimateriaali on kertamuovimateriaali, elektrodi voidaan esimerkiksi tuottaa valamalla kerta-muovimateriaalin ja sähköisesti johtavan kuitumateriaalin koostumus sopivasti muotoiltuun muottiin ja saattamalla lämpökovettuva materiaali kovettumaan.

10 Elektrodi käsittää koostumuksen muovimateriaa lista ja sähköä johtavasta kuitumateriaalista, jonka L/D-suhde on vähintään 50. Se voi käsittää myös muita materiaaleja. Esimerkiksi, vaikka ei ole tarpeen käyttää muuta sähköä johtavaa materiaalia, kuin kuituma-15 teriaalia tarvittavan sähköisen johtavuuden aikaan saamiseksi elektrodille, sitä mahdollisuutta, että elektrodi käsittää muitakin materiaaleja ei ole poissuljettu. Esimerkiksi elektrodi voi myös käsittää hiukkas-maista sähköä johtavaa materiaalia, esimerkiksi metalli-20 jauhetta, esimerkiksi jauhettua kalvoa muodostavaa me tallia, jalometallia, nikkeliä, rautaa tai kuparia, grafiittia tai hiilimustaa, hiukkasmaista jalometallioksi-dia, toisin sanoen, platinan, ruteenin, rodiumin, palladiumin, osmiumin ja/tai iridiumin hiukkasmaista ok-25 sidia. Elektrodi voi käsittää sähköisesti johtamatonta hiukkasmaista materiaalia muovimateriaalin fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien muuttamiseksi. Elektrodi voi käsittää kuitumateriaalia, joka ei ole sähköisesti johtavaa ja/tai se voi sisältää sähköisesti joh-30 tavaa kuitumateriaalia, jonka L/D-suhde on vähemmän kuin 50.

Elektrodiin voi liittyä metallinen johdin ja erityisesti tällainen johdin voi olla upotettuna koostumukseen. Metallisella johtimella voi olla aukollinen 35 rakenne, esimerkiksi verkkorakenne ja se voi toimia i3 79353 virranjakelijana, erityisesti, kun elektrodia käytetään monopolaarisena elektrodina. Metallinen johdin voi työntyä ulos elektrodin reunasta välineen muodostamiseksi elektrodin kiinnittämiseksi sähköiseen teho-5 lähteeseen.

Elektrodilla voi olla pintakerros, joka esimerkiksi tekee elektrodin erityisen soveliaaksi käytettäväksi tietyn tyyppisessä sähkökemiallisessa kennossa. Siten elektrodilla voi olla metallinen pintakerros, 10 joka voi olla kalvon muodostavaa metallia, kun elektro dia on käytettävä anodina kloorialkalikennossa tai rautaa, kuparia tai nikkeliä, kun elektrodia on käytettävä katodina kloorialkalikennossa. Elektrodin pinnalla voi olla sähkökatalyyttisesti aktiivista materiaalia oleva 15 pinnoite, joka materiaali voidaan kerrostaa suoraan elektrodin pinnalle tai edellä viitatulle metalliker-rokselle. Esimerkiksi sähköä johtava materiaali voi käsittää tapauksessa, jossa elektrodia käytetään anodina, platinaryhmän metallin oksidin, edullisesti seok-20 sena kalvon muodostavan metallin oksidin kanssa ja käy tettäessä elektrodia katodina platinaryhmän metallin tai sen seoksen kanssa. Tällaiset pinnoitteet ja muut käytettäväksi sähkökemiallisissa kennoissa, erityisesti kloorialkalikennoissa ovat hyvin tunnettuja alalla. 25 Elektrodi voi olla monopolaarinen elektrodi tai se voi olla bipolaarinen elektrodi, missä tapauksessa elektrodin toinen pinta toimii anodina ja toinen katodina.

Esillä olevan keksinnön eräässä muussa suoritus-30 muodossa on muodostettu sähkökemiallinen kenno, joka käsittää vähintään yhden anodin ja vähintään yhden katodin ja jossa ainakin toinen joko anodi tai katodi on yllä kuvatun kaltainen elektrodi. Sekä anodi että katodi voivat käsittää yllä kuvatun kaltaisen elektro-55 din. Sähkökemiallinen kenno voi olla monopolaarinen 14 79353 kenno, joka käsittää erilliset anodit ja katodit tai se voi olla bipolaarinen kenno, jossa kukin elektrodi toimii anodina ja katodina elektrodin toisen puolen muodostaessa anodin ja elektrodin vastakkaisen puolen muodostaessa katodin.

Sähkökemiallinen kenno voi käsittää, mutta sen ei tarvitse välttämättä käsittää, erottimen sijoitettuna kunkin anodin ja viereisen katodin väliin jakaen siten kennon erillisiin anodi- ja katodiosastoihin.

10

Erotin voi olla hydraulisesti läpäisevä diafragma tai oleellisesti hydraulisesti läpäisemätön ioninvaihto-kalvo .

Kun erotin on hydraulisesti läpäisevä diafragma, se voi olla valmistettu huokoisesta orgaanisesta poly-15 meerimateriaalista. Edullisia orgaanisia polymeerimateriaaleja ovat fluoria sisältävät polymeerimateriaalit tällaisten materiaalien yleisesti vakaan luonteen johdosta korrosoivassa ympäristössä, joka vallitsee elektrolyyttisissä kloorialkaalikennoissa. Sopivia fluoria 20 sisältäviä polymeerimateriaaleja ovat esimerkiksi poly-klooritrifluorieteeni, fluorattu eteeni-propeenikopoly-meeri ja polyheksafluoripropeeni. Edullinen fluoria sisältävä polymeerimateriaali on polytetrafluorieteeni johtuen sen suuresta stabiilisuudesta elektrolyyttisen kloo-25 rialkalikennon korrosoivassa ympäristössä.

Tällaiset hydraulisesti läpäisevät diafragmamate-riaalit ovat alalla tunnettuja.

Edullisia erottimia käytettäväksi ioninvaihto-kalvoissa, jotka kykenevät siirtämään ioneja elektrolyyttisen kennon anodi- ja katodiosastojen välillä, ovat ne, jotka ovat kationiselektiivisiä. Tällaiset ionin-vaihtokalvot ovat alalla tunnettuja ja ovat edullisesti fluoria sisältäviä polymeerimateriaaleja sisältäen ^ anionisia ryhmiä. Polymeerimateriaalit ovat edullisesti 15 79353 fluorihiilivetyjä sisältäen toistuvat ryhmät [ C F ] Γ CF - CF 1 m 2m M ja 2 i n

X

missä m:llä on arvo 2-10 ja edullisesti 2, M:n suhde N:ään 5 on edullisesti sellainen, että se antaa ryhmille X ekvi-valenttipainon alueella 600-2000, ja X on valittu

A

r tai

L OCF - CF ] A

2 I

Z p 10 missä p:llä on arvo esimerkiksi 1-3, Z on fluori tai perfluorialkyyliryhmä, jossa on 1-10 hiiliatomia, ja A on ryhmä, joka on valittu ryhmistä:

-SO H

3

-CF SO H

2 3 15 -CC1 SO H 1 2 3 -X SO H 3

-PO H

3 2 -PO H

2 2

-cooH ja 20 -X OH

tai näiden ryhmien johdannaisia, missä X^ on aryyliryh-mä. Edullisesti A edustaa ryhmää SO^H tai -COOH. SO^H-ryhmän sisältäviä ioninvaihtokalvoja markkinoi E I du Pont de Nemours and Co Inc kauppanimellä "Nafion" 25 ja -COOH-ryhmän sisältäviä ioninvaihtokalvoja markkinoi

Asahi Glass Co. Ltd. kauppanimellä "Flemion".

Sähkökemiallisessa kennossa anodit, katodit ja erottimet voidaan koota tavanomaisella tavalla.

Kuitenkin edullisessa suoritusmuodossa anodit ja 30 katodit on kiinnitetty sähköä johtamatonta muovimateriaa lia oleviin kehysosiin ja kehysosat on liitetty suoraan tai epäsuorasti toisiinsa. Tällainen sähkökemiallisen kennon edullinen muoto on vähemmän herkkä nestevuodoil-le kuin tavanomaisesti koottu sähkökemiallinen kenno 35 erityisesti, kun kennoa käytetään ilmakehän painetta korkeammassa paineessa.

i6 79353

Erotin voidaan sijoittaa vierekkäisten kehysosien väliin. Se voidaan saumata toiseen tai molempiin kehys-osiin tai sitä voidaan ainaostaan pitää paikoillaan kehysosien välissä. Siten erottimella voi olla pinta-ala, 5 joka on suurempi kuin anodin tai katodin pinta-ala, mut ta ei kuitenkaan niin suuri, että se kattaisi kehysosan koko etupinnan. Erotin voidaan sijoittaa kehysosassa olevaan uraan ja saumata siihen. Tässä sähkökemiallisen kennon suoritusmuodossa sähköä johtamatonta muovimateriaalia 10 oleva kehysosa, johon anodit ja katodit on kiinnitetty on saumattu suoraan toisiinsa erottimen jäädessä niiden väliin.

Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa erotin voidaan sijoittaa sähköä johtamatonta muovimateriaalia olevan 15 kehysosan sisään ja saumata siihen. Tämä erotinkehysosa voidaan sijoittaa kehysosien, joihin anodit on kiinnitetty, ja kehysosien, joihin katodit on kiinnitetty, väliin ja liimata niihin. Tässä tapauksessa anodi- ja katodikehysosat on liitetty epäsuorasti toisiinsa ero-20 tinkehysosan välityksellä.

Elektrolyyttinen kenno voi käsittää muitakin sähköä johtamatonta muovimateriaalia olevia kehysosia kuin ne, joihin anodit ja katodit on kiinnitetty tai joihin erottimet on kiinnitetty. Esimerkiksi elektrolyyttinen 25 kenno voi käsittää tällaisia kehysosia, joissa on kes keinen aukko tilan muodostamiseksi elektrolyyttiseen kennoon anodi- ja katodiosastoja varten. Tällainen kehys-osa voidaan sijoittaa elektrolyyttiseen kennoon erottimen tai erottimeen liittyvän kehysosan ja viereisen ano-30 dikehysosan väliin ja erottimen tai erottimeen liitty vän kehysosan ja viereisen katodikehysosan väliin. Vaihtoehtoisesti tila anodi- ja katodiosastoja varten voidaan muodostaa käyttämällä anodi- ja katodikehysosia ja/tai erotinkehysosia, joiden vahvuus on sellainen, 35 että ne muodostavat vaaditun tilan. Esimerkiksi anodi- ja 17 79353 katodikehysosassa voi olla keskeinen aukko, johon anodi ja vastaavasti katodi on sijoitettu ja kehysosien vahvuus voi olla suurempi kuin anodin ja katodin vahvuus.

Viittaukset anodikehysosiin ja katodikehysosiin 5 liittyvät tapaukseen, jossa elektrodit ovat monopolaari- sia. Bipolaarisen elektrodin tapauksessa yksi ainoa elektrodi, joka toimii sekä anodina että katodina, voidaan kiinnittää kehysosaan.

Kehysosien muovimateriaali voi olla sama tai eri 10 kuin elektrodikoostumuksen muovimateriaali.

Kehysosien liimaus voidaan aikaansaada useilla eri tekniikoilla riippuen osaltaan muovimateriaalin luonteesta.

Yleisesti yhteenliittäminen liimojen avulla voidaan aikaansaada useiden erityyppisten muovimateriaalien yh-15 teydessä, esimerkiksi halogenoitujen polyolefiinien, esimerkiksi polyvinyylikloridin ja akrylonitriili-butadiee-ni-styreenityyppisten muovimateriaalien yhteydessä. Luonnollisesti liiman luonne valitaan tiettyä liimattavaa muovimateriaalia varten.

20 Lämpöhitsaus on sopiva menettely polyolefiinien, kloorattujen polyolefiinien, esimerkiksi polyvinyylikloridin ja fluoria sisältävien polyolefiinien ja akrylonit-riili-butadieeni-styreenityyppisten muovimateriaalien yhteenliittämisen aikaansaamiseksi. Lämpöhitsaus voidaan 25 aikaansaada esimerkiksi sijoittamalla metallilankoja esimerkiksi nauhan muodossa vierekkäisten kehysosien väliin ja kohdistamalla siihen paine ja syöttämällä sähkövirtaa johtimien läpi muovimateriaalin pehmentämiseksi ja yhteenliittämisen aikaansaamiseksi.

30 Muita yhteenliittämismenetelmiä, joita voidaan käyttää, ovat liuotinliittäminen ja ultraäänihitsaus.

Elektrolyyttinen kenno varustetaan välineillä elektrolyytin syöttämiseksi siihen ja välineillä elekt-rolyysituotteiden poistamiseksi siitä. Esimerkiksi kloo-35 rialkalikennon tapauksessa kenno varustetaan välineillä ie 79353 vesipitoisen alkalimetallikloridiliuoksen syöttämiseksi anodiosastoihin ja välineillä kloorin poistamiseksi ja mahdollisesti välineillä loppuun kuluneen vesipitoisen alkalimetallikloridiliuoksen poistamiseksi anodiosastoista 5 ja kennon katodiosastot varustetaan välineillä vedyn ja alkalimetallihydroksidia sisältävän kennonesteen poistamiseksi katodiosastoista ja mahdollisesti ja jos on tarpeen välineillä veden tai laimennetun alkalimetalli-hydroksidiliuoksen syöttämiseksi katodiosastoihin.

10 Vaikka on mahdollista varustaa välineet elektro lyytin syöttämiseksi ja elektrolyysituotteiden poistamiseksi erillisillä putkilla, jotka johtavat kuhunkin vastaavaan anodi- ja katodiosastoon kennossa ja niistä pois, tällainen järjestely voi olla tarpeettoman moni-15 mutkainen ja hankala erityisesti suodatinpuristintyyppi- sessä elektrolyyttisessä kennossa, joka voi käsittää suuren joukon tällaisia osastoja. Elektrolyyttisen kennon edullinen tyyppi käsittää muovimateriaaliset kehysosat, joissa on useita aukkoja, jotka kennossa määrittävät eril-20 liset kennon pituussuuntaiset osastot ja joiden kautta elektrolyytti voidaan syöttää kennoon esimerkiksi kennon anodiosastoihin ja elektrolyysituotteet voidaan poistaa kennosta esimerkiksi kennon anodi- ja katodiosastoista. Kennon pituussuuntaiset osastot voivat olla yh-25 teydessä kennon anodiosastoihin ja katodiosastoihin ka navien kautta, jotka ovat sopivasti sijoitettu kehys-osiin .

Kun elektrolyyttinen kenno käsittää hydraulisesti läpäisevät diafragmat, voi olla kaksi tai kolme auk-30 koa, jotka määrittävä»: kaksi tai kolme osastoa kennon pituussuunnassa, joista elektrolyytti voidaan syöttää kennon anodiosastoihin ja joiden kautta elektrolyysi-tuotteet voidaan poistaa kennon anodi- ja katodiosastoista .

i9 79353

Kun elektrolyyttinen kenno käsittää kationiselek-tiivisesti läpäisevät kalvot, voi olla neljä aukkoa, jotka määrittävät neljä osastoa kennon pituussuunnassa, joista elektrolyytti ja vesi tai muu neste voidaan syöt-5 tää vastaavasti kennon anodi- ja katodiosastoihin ja joiden kautta elektrolyysituotteet voidaan poistaa kennon anodi- ja katodiosastoista.

Esillä olevan keksinnön yhtä suoritusmuotoa kuvataan nyt oheisen kuvion avulla, joka esittää isomet-10 risesti elektrolyyttisen kennon, johon esillä olevan keksinnön elektrodi on asennettu.

Elektrolyyttinen kenno käsittää kehysmäisen osan 1, joka on valmistettu akrylonitriili-butadieeni-styreenipolymeerisestä materiaalista (ABS) ja jossa on 15 keskeinen aukko, johon bipolaarinen elektrodi 2 on si joitettu ja saumattu.

Bipolaarinen elektrodi käsittää levyn, jossa on pystysuunnassa sijaitsevia ripoja sen molemmilla puolilla. Elektrodi käsittää homogeenisen koostumuksen 20 ABS-polymeerimateriaalia ja 3 tilavuusprosenttia nik- kelikuituja, joiden L/D-suhde on noin 200.

Bipolaarinen elektrodi on sijoitettu kehysmäi-seen osaan 1 asettamalla elektrodi sopivasti muotoiltuun muottiin ja purkamalla ABS-polymeerimateriaalimuot-25 tiin esimerkiksi ruiskupuristamalla.

Kehysmäisessä osassa 1 on neljä aukkoa 4, 5, 6 ja 7, joita käytetään kiinnitystankojen sijoittamiseen, joita käytetään elektrolyyttisen kennon kokoamiseen, kuten seuraavassa selitetään.

30 Kehysmäinen osa käsittää vaakasuunnassa sijait sevan aukon kehysmäisen osan 1 lävitse ja pystysuunnassa sijaitsevan kanavan 9, joka johtaa aukosta 8 rivoitetun bipolaarisen elektrodin 2 anodipinnalle ja vaakasuuntaan sijoitetun aukon 10 kehysmäisen osan 35 1 vahvuuden lävitse ja pystysuuntaan sijoitetun kana van (ei esitetty), joka johtaa aukosta 10 rivoitetun bipolaarisen elektrodin 2 vastakkaiselle, katodipinnalle.

20 79353

Samalla tavoin kehysmäinen osa 1 käsittää neljä vaakasuuntaan sijoitettua aukkoa 11, 12, 13 ja 14 kehys-mäisen osan 1 vahvuuden läpi ja neljä kanavaa 15, 16, 17 ja 18, jotka vastaavasti liittyvät mainittuihin aukkoi-5 hin kanavien 16 ja 17 johtaessa rivoitetun bipolaarisen elektrodin anodipinnalta vastaavasti aukkoihin 12 ja 13 ja kanavien 15 ja 18 johtaessa rivoitetun bipolaarisen elektrodin 2 vastakkaiselta, katodipinnalta vastaavasti aukkoihin 11 ja 14.

10 Yksinkertaisuuden vuoksi kanavien 9, 15, 16, 17 ja 18 on esitetty olevan lyhyitä. Käytännössä ne ovat itse asiassa pituudeltaan suurempia kuin on esitetty, jotta virtavuotovaikutukset kanavien kautta voidaan minimoida.

15 Elektrolyyttinen kenno käsittää myös kehysmäi- sen osan 19 ABS-polymeerimateriaalista ja siinä on keskeinen aukko, johon kationiselektiivisesti läpäisevä kalvo 20 on sijoitettu. Kalvo on hivenen suurempi kuin kehysmäisen osan 19 keskiaukko ja se voidaan 20 kiinnittää siihen liiman avulla. Vaihtoehtoisesti kal vo 20 voi olla kerrostettu kehysmäisten lohkojen parin väliin, jotka on liitetty yhteen muodostamaan kehysmäinen osa 19. Kehysmäinen osa 19 käsittää neljä aukkoa 21, 22, 23 ja yhden, jota ei ole esitetty, jot-25 ka vastaavat sijoitukseltaan kehysmäisen osan 1 aukkoja 4, 5, 6 ja 7 ja joita käytetään kiinnitystankojen sijoittamiseen, joita käytetään elektrolyyttisen kennon asennukseen ja 6 vaakasuuntaan sijoitettua aukkoa 24, 25, 26, 27 ja kaksi, joita ei ole esitetty vastaten 30 sijoitukseltaan vastaavia kehysmäisen osan 1 aukkoja 11, 12, 13, 14, 8 ja 10.

Asennettaessa elektrolyyttistä kennoa kehysmäinen osa 1 on sijoitettu neljälle kiinnitystangolle aukkojen 4, 5, 6 ja 7 läpi ja osan 1 toinen pinta on pääl-35 lystetty liimalla, joka käsittää ABS-polymeerimateriaa- 2i 79353 lia orgaanisessa liuotteessa, esimerkiksi perkloorietee-nissä. Kehysmäinen osa 19 on tämän jälkeen sijoitettu kiinnitystangoille ja saatettu sitten kosketukseen kehys-mäisen osan 1 liimalla päällystetyn pinnan kanssa. Kehys-5 mäisen osan 19 vastakkainen pinta on samoin päällystetty liimalla ja toinen kehysmäinen osa 1 on sijoitettu kiinnitystangoille ja saatettu kosketukseen kehysmäisen osan 19 liimalla päällystetyn pinnan kanssa. Tällä tavoin on muodostettu pino kehysmäisiä osia 1, jotka käsittävät 10 bipolaariset elektrodit ja kehysmäisiä osia 19, jotka käsittävät kationiselektiivisesti läpäisevät kalvot, jota pinoa pidetään puristuksessa kunnes kehysmäiset osat ovat lujasti liittyneet yhteen ja kiinnitystangot poistetaan.

15 Elektrolyyttisessä kennossa anodiosastot muodos tuvat tilasta bipolaarisen elektrodin 2 rivoitetun ano-dipinnan ja viereisen kalvon 20 välissä ja katodiosastot tilasta bipolaarisen elektrodin 2 rivoitetun katodipin-nan ja viereisen kalvon 20 välissä.

20 Elektrolyyttisessä kennossa vaakasuuntaan sijoi tetut aukot 8, 10, 11, 12, 13 ja 14 kehysmäisessä osassa 1 ja vastaavat aukot 24, 25, 26, 27 ja kaksi, joita ei ole esitetty kehysmäisessä osassa 19 yhdessä muodostavat kennon pituussuuntaiset kanavat, joiden läpi vas-25 taavasti vesipitoinen alkalimetallikloridiliuos voidaan purkaa kennon anodiosastoihin, vesi tai laimennettu vesipitoinen alkalimetallihydroksidiliuos voidaan purkaa kennon katodiosastoihin, elektrolyysissä tuotettu vety voidaan poistaa katodiosastoista, elektrolyysissä 30 tuotettu kloori voidaan poistaa anodiosastoista, loppuun- kulunut vesipitoinen alkalimetallikloridiliuos voidaan poistaa anodiosastoista ja elektrolyysissä tuotettu vesipitoinen alkalimetallihydroksidiliuos voidaan poistaa katodiosastoista.

22 79353

Elektrolyyttisen kennon asennus on saatettu loppuun saumaamalla päätylevyt (ei esitetty) kennon molempiin päihin täydentäen sähköiset liitännät ja kytkemällä sopivat päätekappaleet kanaviin, joista aukot 8, 10, 5 11, 12, 13 ja 14 muodostavat osan.

Toiminnassa vesipitoinen alkalimetallikloridiliuos puretaan elektrolyyttisen kennon anodiosastoihin pituussuuntaisen kanavan kautta, jonka aukko 8 osaksi muodostaa ja pystysuuntaan sijoitetun kanavan 9 kautta ja loppuun 10 kulunut alkalimetallikloridiliuos ja elektrolyysissä todettu kloori poistetaan anodiosastoista vastaavasti kanavan 17 ja pituussuuntaisen kanavan kautta, josta aukko 13 muodostaa osan, ja kanavan 16 ja pituussuuntaisen kanavan kautta, josta aukko 12 muodostaa osan.

15 Vesi tai laimennettu alkalimetallihydroksidiliuos puretaan elektrolyyttisen kennon katodiosastoihin pituussuuntaisen kanavan kautta, josta aukko 10 muodostaa osan ja pystysuuntaan sijoitetun kanavan kautta (ei esitetty), ja alkalimetallihydroksidiliuos ja elektrolyysissä tuo-20 tettu vety poistetaan katodiosastoista vastaavasti kanavan 18 ja pituussuuntaisen kanavan kautta, josta aukko 14 muodostaa osan, ja kanavan 15 ja pituussuuntaisen kanavan kautta, josta aukko 11 muodostaa osan.

Seuraavassa spesifisessä esimerkissä on kuvattu 25 koostumuksen tuottamista, joka soveltuu käytettäväksi elektrodina ja elektrodin tuottamista koostumuksesta.

Esimerkki

Akrylonitriili-butadieeni-styreenipolymeerin, ABS (Sykloluc Grade D - Borg Warner) rakeita purettiin 30 ruuvipuristimeen, joka oli liitetty vetopursotuslait-teeseen. Vetopursotuslaitteessa 1 lasikuituesikehruu-lanka ja 6 esikehruulankaa 6 mikronia halkaisijaltaan olevaa ruostumatonta terästä (Bekishield 1K) johdettiin impregnointitason yli ja sitten 2,79 mm suuttimen läpi 35 ja laitteessa esikehruulangat impregnoitiin sulalla 23 79353 ABS-polymeerillä, jota purettiin ruuvipuristimesta. Impregnoitu kuituinen materiaali, joka oli poistettu veto-pursotuslaitteelta käsittääen 12,75 painoprosenttia lasikuitua ja 16,5 painoprosenttia ruostumatonta teräskuitua 5 vastaten 2,8 tilavuusprosenttia ruostumatonta teräskuitua, 6,5 tilavuusprosenttia lasikuitua ja 90,7 tilavuusprosenttia ABS-muovia katkottiin 10 mm pituisiksi osiksi ja osat purettiin ruiskupuristuslaitteeseen ja valettiin levyn muotoon. Ruostumattomien teräskuitujen L/D-suhde 10 levyssä oli alueella 100 - 500.

Levyllä oli resistiivisyys 0,6 ohmi cm:ä ja se 2 kykeni johtamaan virtaa tiheydeltään 10 kA/m levyn pinnalla ilman liiallista lämmönkehitystä levyssä ilmaisten siten, että levy voisi toimia elektrodina.

15 Vertailun vuoksi mainittakoon, että ABS-polymee- rilevyllä, joka käsittää hiilihiukkasia suhteessa 20-35 painoprosenttia, tyypillisesti on resistiivisyys luokkaa 100 ohmi cm:ä.

20 25 30 35

Claims (10)

24 7 9 3 5 3

1. Elektrodi, joka soveltuu käytettäväksi sähkökemiallisessa kennossa, tunnettu siitä, että se kä- 5 sittää koostumuksen, joka koostuu seoksesta muovimateriaalia ja sähköisesti johtavaa kuitumateriaalia, jossa kuitumateriaalissa pituuden suhde halkaisijaan on vähintään 50.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että koostumuksessa sähköä johta- 10 van kuitumateriaalin pituuden suhde halkaisijaan on vähintään 100.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että koostumus käsittää vähintään yhden ja enintään kymmenen tilavuusprosenttia sähköä joh- 15 tavaa kuitumateriaalia.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että koostumuksen sähköinen resistiivisyys on vähemmän kuin 10'1 ohmi cm.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen elekt- 20 rodi, tunnettu siitä, että koostumuksessa sähköä johtavan kuitumateriaalin halkaisija on 0,05 mm tai vähemmän.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että koostumuksessa sähköä 25 johtava kuitumateriaali on metallinen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että metalli on kalvoa muodostavaa metallia, rautaa, kuparia tai nikkeliä.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen elekt- 30 rodi, tunnettu siitä, että koostumuksessa muovimateriaali käsittää kestomuovimateriaalia.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että koostumus käsittää hiukkasmaista sähköä johtavaa materiaalia. 25 79353

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että sillä on sähkökatalyyt-tisesti aktiivista materiaalia oleva pinnoite. 26 79353